星間空間および惑星大気中におけるCNに関連するラジカル反応の速度論的研究

ラジカル反応が星間空間や惑星大気中で起きているかどうかが現在一つのトッピクスになっている。そのラジカル反応であるCNラジカルと不飽和炭化水素の反応速度を測定し、星間空間および惑星大気での分子の生成メカニズムを解明することを目的に本研究は行われた。反応速度測定用の低温反応セルを作成し、常温以下の反応速度をレーザー誘起蛍光法により測定した。CNラジカルとジアセチレン、シアノアセチレン、ジシアノアセチレンの反応速度はそれぞれ、(4.2±0.2)X10^<-10>,(1.7±0.1)X10^<-11>,and(5.4±0.2)X10^<-13>cm^3molecule^<-1>s^<-1>であった。測定した3つの分子間でCN基がHに置き変わるにしたがって、CNの反応速度が急激に減少している。これはアルキン類にたいして優位な反応であるCNラジカルの付加が抑制されるためと考えられる。その原因は付加後のH原子の脱離(脱離へのポテンシャルバリアーは数kcal/molと見積もられており、そのためこの反応が非常に速いものとなっている)がCNの脱離に置き変わるためである。さらにはCNが脱離したとしても元に戻るだけである。低温での温度変化はジシアノアセチレンでは負の温度変化を示した。星間空間等での反応は極低温下で起きているが、本研究からラジカル反応がイオン分子反応に匹敵するほど速いこと、および低温での反応速度の低下が見られないことが明確になり、アセチレン系化合物へのシアノ基の付加が、従来いわれているイオン分子反応ではなく、ラジカル反応でも十分な速度で進むことが確認された。この事は星間空間や惑星大気で実際ラジカル反応がおきていることを立証し、星間雲形成や惑星大気組成のモデルの研究に進展を与えた。

ラジカル反応が星間空間や惑星大気中で起きているかどうかが現在一つのトッピクスになっている。そのラジカル反応であるCNラジカルと不飽和炭化水素の反応速度を測定し、星間空間および惑星大気での分子の生成メカニズムを解明することを目的に本研究は行われた。反応速度測定用の低温反応セルを作成し、常温以下の反応速度をレーザー誘起蛍光法により測定した。CNラジカルとジアセチレン、シアノアセチレン、ジシアノアセチレンの反応速度はそれぞれ、(4.2±0.2)X10^<-10>,(1.7±0.1)X10^<-11>,and(5.4±0.2)X10^<-13>cm^3molecule^<-1>s^<-1>であった。測定した3つの分子間でCN基がHに置き変わるにしたがって、CNの反応速度が急激に減少している。これはアルキン類にたいして優位な反応であるCNラジカルの付加が抑制されるためと考えられる。その原因は付加後のH原子の脱離(脱離へのポテンシャルバリアーは数kcal/molと見積もられており、そのためこの反応が非常に速いものとなっている)がCNの脱離に置き変わるためである。さらにはCNが脱離したとしても元に戻るだけである。低温での温度変化はジシアノアセチレンでは負の温度変化を示した。星間空間等での反応は極低温下で起きているが、本研究からラジカル反応がイオン分子反応に匹敵するほど速いこと、および低温での反応速度の低下が見られないことが明確になり、アセチレン系化合物へのシアノ基の付加が、従来いわれているイオン分子反応ではなく、ラジカル反応でも十分な速度で進むことが確認された。この事は星間空間や惑星大気で実際ラジカル反応がおきていることを立証し、星間雲形成や惑星大気組成のモデルの研究に進展を与えた。